多孔氧化铝薄膜的光致发光起源:三种缺陷中心

在草酸溶液中用二次阳极氧化法制备了纳米多孔氧化铝薄膜,分析了制备过程中氧化铝薄膜中缺陷的形成机理.场发射电子显微镜给出了薄膜的表面形貌和结构.X射线色散能谱和傅里叶红外透射光谱测试表明,进入薄膜中的草酸杂质加热到500℃未全部分解.对多孔氧化铝薄膜的光致发光PL光谱做了高斯拟合,结合测试结果和薄膜中的缺陷分析指出:多孔氧化铝薄膜的发光由F+,F和草酸杂质相关缺陷引起,对应发光中心分别在402,433,475 nm处,并提出F中心起主导作用.对不同草酸浓度中制备的多孔氧化铝薄膜的PL光谱讨论指出:随草酸浓度增加,三种发光中心的峰位不会发生变化,但相对强度发生改变,F+中心和F中心减少,草酸杂质相关发光中心增加,PL峰红移.最后提出通过控制草酸浓度来控制多孔氧化铝薄膜中的草酸杂质.此研究将对多孔氧化铝薄膜发光起源和机理有更深入的理解,同时也为多孔氧化铝薄膜的制备提供一种全新的思路.     

多孔氧化铝薄膜的制备和光学特性研究

采用阳极氧化法制备了二维有序纳米孔氧化铝膜.研究了工艺参数对多孔薄膜有序性、孔径、膜厚度等的影响，测量了多孔氧化铝有序膜的光透过、光吸收和光发射等光学特性.结果表明，在波长360 nm附近多孔氧化铝有序膜的光透过谱线和光吸收谱线发生突变，波长大于360 nm时，光透过增强；波长小于360 nm时，光吸收增强.多孔氧化铝有序膜的光致发光强度和峰位与激发光波长有关，光致发光谱范围在340~600 nm.     

基于包络线法的多孔阳极氧化铝薄膜光学常数的计算

采用二步阳极氧化法在草酸溶液中制备了多孔阳极氧化铝(PAA)薄膜。借助于扫描电子显微镜(SEM)分析了多孔阳极氧化铝薄膜的微观形貌。结果发现,在其表面孔径为30~40nm的六边形孔洞分布均匀,且垂直于表面平行生长。依据PAA透射光谱的实验数据,采用极值包络线算法计算出了PAA薄膜的复折射率以及光学能隙等光学常数。通过分析吸收系数与入射光子能量之间的关系发现,PAA薄膜具有直接带隙半导体的电子结构特征,而且由理论计算得到的PAA的带隙能与其光致发光谱的峰位能是一致的。     

不同退火条件对纳米多孔氧化铝薄膜光致发光的影响

以草酸为电解液,采用二次阳极氧化法制备出了纳米多孔氧化铝薄膜,经不同退火温度和退火气氛处理氧化铝薄膜后,通过分析其光致发光光谱得出：相同的退火气氛中, 退火温度T≤600 ℃ 时,T=500 ℃具有最大的光致发光强度;退火温度T≥700 ℃时,随着退火温度的升高,样品的发光强度增大。在不同的退火气氛中,多孔氧化铝薄膜随着退火温度的升高,发光峰位改变不同,即在空气中退火处理后,随着退火温度的升高,发光峰位蓝移,而在真空中退火处理后,发光峰位并不随退火温度的升高而变化;通过对1 100 ℃高温退火处理后的氧化铝薄膜的光致发光曲线的高斯拟合,可以看出,经退火处理后的多孔氧化铝,主要存在三个发光中心,发光曲线在350～600 nm范围内对应三个发射峰, 发射波长分别为387,410,439 nm。相同的退火温度下,空气中退火得到的氧化铝薄膜的光致发光强度大于真空中退火处理后的氧化铝薄膜。基于实验结果,结合X射线色散能谱(EDS)、红外反射光谱等表征手段,探讨了多孔氧化铝薄膜的发光机制,并对经过不同退火条件得到的多孔氧化铝薄膜的光致发光特性的改变做出了合理的解释。     

MOVPE 生长GaN薄膜的 光致黄带发光与激发光源的相关性

用四种不同光源作为激发光源,研究了蓝宝石衬底金属有机物汽相外延方法生长的氮化镓薄膜的光致发光特性。结果发现用连续光作为激发光源时,光致发光谱中除出现365 nm的带边发射峰外,同时观察到中心波长位于约550 nm 的较宽黄带发光;而用脉冲光作为激发光源时其发光光谱主要是365 nm附近的带边发光峰,未观察到黄带发光。氮化镓薄膜的光致发光特性依赖于所用的激发光源性质。     

乙醇对纳米多孔氧化铝薄膜光致发光特性的影响

采用二次阳极氧化法,用乙醇与草酸的混合溶液制备纳米多孔氧化铝薄膜。扫描电子微镜结果显示,乙醇与草酸混合溶液中制备的氧化铝薄膜形貌更规整,有序度更高。光致发光测试结果表明,该混合电解液制备的薄膜的光致发光强度有明显的提高,且随乙醇浓度的增加,发光强度逐渐增大。结合红外反射光谱及X光电子能谱对上述实验现象进行了分析,为多孔氧化铝薄膜掺杂和改善其发光特性提供了新的思路。     

石英衬底阳极氧化铝膜的制备及其光致发光的研究

报道了用15wt％H2SO4为电解液,在恒温0℃,40V电压条件下制备阳极氧化铝膜,用原子力显微镜观察其形貌,表明在简单条件下在石英衬底上制备了致密的氧化铝微晶膜。研究了不同电压条件下制备的氧化铝膜的常温光致发光,并监测了其激发光谱,发现其常温光致发光相对强度和发射峰位置与阳极氧化电压关系密切,有相对强度变小和发射峰位置红移的趋势,在40V电压条件下出现了356nm新的发射峰,而其不同的发射峰激发光谱都为210nm,说明其来源存在关联。详细分析了40V电压下的阳极氧化铝膜中出现的356,386nm近紫外发射,并认为其发光来源于与F心和F^ 心有关的氧缺陷。     

脉冲激光沉积法制备的纳米硅薄膜的结构与光学性质

采用二次阳极氧化法,制备了多孔氧化铝模板。在真空背景下,用脉冲激光沉积法,在多孔氧化铝模板上沉积一层硅,制成了硅与多孔氧化铝的复合膜,然后用盐酸将多孔氧化铝模板完全腐蚀掉,制备均匀分布着硅纳米线的硅膜。用扫描电子显微镜、X射线衍射、光致发光对纳米硅的结构和光学性质进行了测试分析。结果表明:硅纳米线的直径约为67.5nm,长度约为100nm,数密度约10¹¹/cm²。光致发光谱是可见光范围内的一个宽发射峰,上面叠加了许多具有精细结构的尖峰,尖峰之间的波长间隔不相等,但能量间隔相等。分析了样品的结构特点,利用量子限制模型和表面发光中心模型对光谱进行了解释,提出了一个新的能级模型,求出了各个尖峰对应激发态能级的量子数。为探讨纳米硅的发光机制和实现硅发光器件的制备提供了实验依据。     

电子束蒸发法在多孔氧化铝膜上制备银纳米点阵列

采用二步阳极氧化法在草酸溶液中制备了高度有序的多孔阳极氧化铝(Porous Anodic Alumina,PAA)薄膜。以多孔氧化铝薄膜为模板,采用真空电子束蒸发的方法在多孔氧化铝模板上制备出了高度有序的金属银纳米点阵列体系。扫描电镜(SEM)测试结果表明,所制备的金属银纳米点阵列与多孔阳极氧化铝膜的多孔阵列具有完全相同的有序结构,阵列中银纳米颗粒的形状接近球形,其直径大约为70nm,与氧化铝模板的孔径基本一致。研究了高度有序银纳米点阵列的形成过程。     

多孔氧化铝薄膜的纳米结构和光谱特性研究

利用阳极氧化的方法制备出几种表面结构和尺度不同的多孔氧化铝薄膜,用原子力显微镜扫描获得了这些薄膜表面的纳米结构图像,并采用光谱仪测定了它们的反射光谱。实验表明,平均孔径为26和39 nm的多孔氧化铝薄膜表面具有独特的反射光谱,在500至1 000 nm波长范围内呈周期性地密集峰—谷分布,峰—谷的密集度或数量取决于薄膜表面纳米结构的尺度。讨论了纳米结构尺度与反射光谱之间的相互关系,并给出了适当的解释。     

BaClxBr2-x∶Eu2+材料光激励光谱及色心研究

采用高温固相法制备了BaClxBr2-x∶Eu2+光激励发光材料,利用XRD、激发、发射以及激励光谱研究了所制备材料的结构和光学性能。XRD图像表明所制备的材料为单一纯相,随X值增大,衍射角向大角度偏移。发射光谱中位于405nm的窄带谱峰,由Eu2+的4f65d→4f7能级跃迁所引起,监测405nm发射峰,所得激发光谱是位于250～380nm之间的宽带,谱峰位于303nm;光激励波段位于480～800nm,激励峰位于575nm。通过光谱曲线拟合,发现激励光谱由550,610和685nm左右的光谱叠加而成,分别对应F(Cl-),F(Cl-Br),F(Br-)色心,激励峰随Cl/Br比值增加而蓝移。     

Photoluminescence of a silver-doped glass

The absorption, emission and excitation spectra of Ag⁺ ions in a soda lime glass doped with two different concentration of silver are investigated. Absorption spectra exhibit a main broad band peaked at about 260 nm (4.77 eV) with a shoulder at about 227 nm (5.46 eV). The relative height of the shoulder depends on silver concentration in the glass. Emission spectra of Ag⁺ are dominated by an ultraviolet broad band at about 330 nm (3.76 eV). The excitation spectra for this emission show a preponderant broad band peaked at about 227 nm (5.46 eV) which coincides with peak position of the shoulder displayed in the optical absorption spectra. A weak broad featureless emission band centred at about 550 nm (2.25 eV) with an excitation peak at about 242 nm (5.12 eV) is tentatively related to an impurity from the host silica glass rather than originated in silver-type centres. Comparison of the luminescence decay curves for both emissions show substantial differences between them. Consequently, the emissions in the time-resolved spectra can easily be discriminated.     

Cu掺杂无水芒硝的光致发光特性

在气温1 100℃下,将纯天然无水芒硝(Na2SO4)和Cu的混合粉末加热20 min,制备了Na2SO4:Cu发光材料.在室温中测量了光致发光谱.通过实验结果发现发射光谱形状依赖于激发波长,在260nm激发下的发射光谱是由峰值位于430 nm处的宽带谱构成,所得到的宽带谱归属于Cu+内电子的3d94s→3d10跃迁....     

水热法制备YVO_4:Eu~(3+)的热处理及其发光性能

用水热法制备的YVO4:Eu3+分别在400～800℃下进行热处理,研究了所得样品的结构及其发光性能。实验结果表明:所得样品都为单相结构,随着热处理温度的升高,样品的结晶度变好,颗粒变大。在紫外光谱范围,YVO4:Eu3+的激发光谱由VO43-的吸收带和Eu3+的电荷迁移带组成。在真空紫外(VUV),激发光谱由基质吸收,Y3+、O2-的电荷迁移带组成。发射光谱均为Eu3+的5D0→7FJ(J=1,2,4)跃迁。紫外和真空紫外激发下,样品的发光强度比未经过热处理的样品有显著增强,归因于样品的结晶度的提高和OH-、VO43-等发光猝灭离子的去除。     

Tb~(3+)和Ce~(3+)在Sr_7Zr(PO_4)_6基质中能量传递及发光特性研究

用高温固相法制备了Sr_7Zr(PO_4)_6∶Tb~(3+)、Sr_7Zr(PO_4)_6∶Ce~(3+)及Sr_7Zr(PO_4)_6∶Tb~(3+),Ce~(3+)一系列荧光粉,并通过X射线衍射仪及荧光光谱仪分析了其结构和发光性质。结果表明,Sr_7Zr(PO_4)_6∶Tb~(3+)呈现特征绿色发射,最强发射峰位于543 nm,属于Tb~(3+)的5D4→7F5跃迁,激发峰位于226 nm处,但激发带较窄。为拓宽其激发带的宽度,在Sr_7Zr(PO_4)_6∶Tb~(3+)中掺入了Ce~(3+),观察到掺入Ce~(3+)后激发带变宽,且在Ce~(3+)的激发波长处激发得到了Tb~(3+)的发射,表明存在Ce~(3+)到Tb~(3+)的能量传递。     

Effect of high-temperature annealing on AlN thin film grown by metalorganic chemical vapor deposition

The effect of high-temperature annealing on AlN thin film grown by metalorganic chemical vapor deposition was investigated using atomic force microscopy, Raman spectroscopy, and deep ultra-violet photoluminescence(PL) with the excitation wavelength as short as ～ 177 nm. Annealing experiments were carried out in either N2 or vacuum atmosphere with the annealing temperature ranging from 1200℃ to 1600℃. It is found that surface roughness reduced and compressive strain increased with the annealing temperature increasing in both annealing atmospheres. As to optical properties,a band-edge emission peak at 6.036 eV and a very broad emission band peaking at about 4.7 eV were observed in the photoluminescence spectrum of the as-grown sample. After annealing, the intensity of the band-edge emission peak varied with the annealing temperature and atmosphere. It is also found that a much stronger emission band ranging from 2.5 eV to 4.2 eV is superimposed on the original spectra by annealing in either N2 or vacuum atmosphere. We attribute these deep-level emission peaks to the VAL–ONcomplex in the AlN material.     

水热法合成ZnS∶Au,Cu超细X射线发光粉

报道了水热法合成的高强度ZnS∶Au,Cu超细X射线发光粉及其光致发光(PL)和X射线激发发光(XEL)的光谱特性。200℃水热处理12h直接合成样品的纳米晶粒约15nm,尺寸分布窄,分散性好,具有纯立方相的类球形结构。氩气保护下1000℃焙烧1h后的样品存在一定的团聚,但团聚后尺寸为1～2μm,为超细X射线发光粉,此时样品为纯六角相的类球形为主的结构。所有样品的PL和XEL光谱均为宽带谱,水热法直接合成样品的XEL强度最强时,样品的Cu/Zn,Au/Cu比值分别为3×10-5和2。在此比值条件下,1000℃焙烧1h样品的XEL发光最强,此时其2个峰值分别位于445和513nm,且与未焙烧前相比强度增强了10倍左右。另外通过比较PL光谱与XEL光谱特性,讨论了PL和XEL光谱的发光机理和其不同的激发机制。     

激光分子束外延方法生长的ZnO薄膜的发光特性

研究了不同温度和不同光激发强度下激光分子束外延方法生长的ZnO薄膜样品的发光性能,发现YAG脉冲激光激发,强度超过一定值时会在长波方向上出现一个新的发光峰,此峰可能起源于电子-空穴的复合。室温下氙灯激发的光谱中可以看到峰值位于381nm的近带边紫外发射峰和位于450nm的强的蓝绿带发射,根据光致发光激发光谱的特征给出了一个简单的蓝光发射模型。对比YAG脉冲激光激发和氙灯激发得到的实验光谱,我们认为不同的光谱特征和样品发光的激发机制有关,紫外峰发射需激发强度超过一定值才能观察到,而蓝带发射则在一定的激发强度下迅速饱和。     

YAG:Ce蓝光转换材料的合成和发光性质研究

铈激活的钇铝石榴石(YAG:Ce)由高温固相反应制备.样品证明为纯的的石榴石物相.YAG:Ce的激发光谱为双峰结构,主要激发峰在460nm,与GaN的蓝光发射匹配.YAG:Ce的发射光谱为一宽带,波长范围从蓝绿到红,主峰波长为540nm,能与GaN的蓝光组合形成高亮度白光.YAG:Ce在漫反射光谱中的的两个吸收峰与YAG:Ce的激发峰相吻合,进一步证明了铈激活的YAG对GaN蓝光的有效吸收.YAG:Ce有很高的发光强度和高达89%的量子效率.     

The investigation of photoluminescence centers in porous alumina membranes

To investigate the origin of blue photoluminescence (PL) in porous alumina membrane, we have prepared an anodic aluminum oxide film with a pore diameter of 40 nm in oxalic acid solution by a two-step anodization process. Our results show that the as-prepared alumina membrane is amorphous and exhibits a broad emission band peaking at around 452 nm with two sub-peaks located at 443 nm and 470 nm. As indicated by the PL excitation spectra, there are two excitation peaks which can account for the sub-peaks observed in the PL emission band. We have proposed that the broad emission band with two sub-peaks can be attributed to two luminescence centers in porous alumina membranes, namely, oxygen defects and oxalic impurities. Furthermore, we have rationalized that the two emission centers show similar influence on the PL band in the blue region based on a simple model. PACS 81.07.-b; 81.16.Dn; 79.60.Jv